WO2023061943A1 - Filterelement und filtersystem - Google Patents

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WO2023061943A1
WO2023061943A1 PCT/EP2022/078105 EP2022078105W WO2023061943A1 WO 2023061943 A1 WO2023061943 A1 WO 2023061943A1 EP 2022078105 W EP2022078105 W EP 2022078105W WO 2023061943 A1 WO2023061943 A1 WO 2023061943A1
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WO
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adhesive
filter
filter element
folds
fold
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PCT/EP2022/078105
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English (en)
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Inventor
Philipp Hettkamp
Markus Wagner
Michael Kaufmann
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
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    • B01D46/525—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material which comprises flutes
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    • B01D46/62—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series

Definitions

  • the invention relates to a filter element for filtering a fluid, in particular for use as an air filter in an internal combustion engine or as an interior air filter, in particular in a motor vehicle, and a filter system with a filter element.
  • DE 10 2009 040 202 A1 discloses a filter comprising a filter medium folded like an accordion, which separates a raw side from a clean side and has alternating fold tips and fold bottoms. Traces of adhesive are arranged in the gaps between the folds, which extend alternately between fold tips and fold bases, with at least two traces of adhesive being arranged parallel to one another and perpendicular to the direction of the fold tips on the filter element both on the untreated side and on the clean side of the filter medium.
  • the traces of adhesive on the raw side and/or the clean side are interrupted at regular intervals, with the beginning and end points of the interruptions in the traces of adhesive being aligned on a plurality of straight lines which run parallel to one another and form an angle of 10-80° with the tips of the folds, preferably form 45+/-15°.
  • One object of the invention is to create an improved filter element for filtering a fluid, which has a long service life with high reliability in operation.
  • Another object is to provide a filter system for filtering a fluid to accommodate such a replaceable filter element.
  • the aforementioned object is achieved by a filter element for filtering a fluid, in particular air, with at least one filter bellows with a filter medium folded in a zigzag shape, with an inlet surface on the raw side and an outlet surface on the clean side, the filter bellows being arranged in a reinforcement frame with at least one seal, which is arranged circumferentially at least partially contiguously at least in sections on an outer circumferential side of the filter medium on the inlet surface or on the outlet surface of the filter bellows, in particular by foaming or injection molding with the reinforcement frame, being on an inflow side and/or on an outflow side of the folds of the filter bellows, a plurality of elongated adhesive sections are arranged along a roll-off of the folds of the filter medium in at least two adhesive tracks, with adhesive tracks on the inflow side and adhesive tracks on the outflow side being offset from one another in a transverse direction, with adhesive tracks at least in regions to compensate for a change in length of
  • a filter system for filtering a fluid with a filter housing which has at least one inlet for the inflow of the fluid stream and at least one outlet for the outflow of the cleaned fluid stream, and with a filter housing between a raw side and a filter element arranged to be replaceable on the clean side for filtering the fluid, with at least one filter bellows with a filter medium folded in a zigzag shape, with an inlet surface on the raw side and an outlet surface on the clean side, which filter bellows is arranged in a reinforcement frame arranged on the clean side, with at least one seal which is at least partially continuous on the circumference is arranged at least in sections on an outer peripheral side of the filter medium on the entry surface or on the exit surface of the filter bellows, in particular is connected to the reinforcing frame by foaming or injection molding, with a plurality of elongated adhesive sections on an inflow side and/or on an outflow side of folds in the filter bellows are arranged
  • a filter element for filtering a fluid in particular air
  • at least one filter bellows with a filter medium folded in a zigzag shape, with an inlet surface on the raw side and an outlet surface on the clean side, the filter bellows being arranged in a reinforcement frame, with at least one seal which is arranged circumferentially at least partially contiguously at least in sections on an outer circumferential side of the filter medium on the entry surface or on the exit surface of the filter bellows, in particular connected to the reinforcing frame by foaming or spraying.
  • a plurality of elongate adhesive sections are arranged along a roll-off of the folds of the filter medium in at least two adhesive tracks. Traces of adhesive on the inflow side and traces of adhesive on the outflow side are offset from one another in a transverse direction, with traces of adhesive being configured to relieve strain at least in some areas at least on the outflow side to compensate for a change in length of the traces of adhesive relative to the filter medium and/or the seal.
  • the filter bellows can be folded into folds, for example in a zigzag shape, with parallel fold tips that follow one another in a longitudinal extension of the filter bellows and each extend between opposite end edges of the filter bellows.
  • the part of the fold lying on the back of the fold peak is called the fold bottom.
  • the direction of flow is directed, for example, perpendicularly to the entry surface and exit surface, which in the case of a flat filter are provided on opposite flat sides of the filter bellows.
  • the exit surface and the entry surface preferably form the surfaces in which the fold tips of folds of the filter medium lie.
  • the side of a fold of the filter medium that faces the flowing fluid is referred to as the inflow side of the fold, and the side of the fold that faces away from the flowing fluid is referred to as the outflow side of the fold.
  • the filter bellows can be spray-coated all around with a continuous reinforcement frame.
  • a filter bellows can be used advantageously as an air filter, for example of an internal combustion engine, and represents a cost-effective and efficient solution for an air filter.
  • the molded frame means that the filter bellows can be easily installed and, if necessary, also replaced.
  • the seal can preferably be a polyurethane (PUR) seal, which can be produced by foaming or injection molding onto the filter bellows in the area of the reinforcement frame.
  • PUR polyurethane
  • the filter element can advantageously be a so-called flat filter element.
  • the filter medium is not closed to form a hollow body.
  • the filter element according to the invention is not ring-shaped.
  • the flow-through sides are axially opposite one another with respect to an element axis.
  • the filter medium is closed on the circumference and surrounds an interior space.
  • the filter element according to the invention can be flat or curved.
  • An entry surface and/or an exit surface of the filter bellows for the fluid can be flat, curved or stepped.
  • the filter element can also be box-shaped.
  • the filter bellows can have the shape of a polyhedron.
  • the filter bellows can advantageously be cube-shaped, cuboid-shaped, pyramidal, prismatic, wedge-shaped or the like.
  • the filter bellows can be flat. At least one side of the filter bellows can also be at least partially curved, in particular parabolic, and/or stepped. Opposite sides can be parallel. Alternatively or additionally, they can also run obliquely or otherwise not parallel to one another.
  • the entry surface and/or the exit surface can each run perpendicularly or obliquely to the element axis, at least in sections.
  • the entry surface and the exit surface can run obliquely to one another at least in sections and/or parallel to one another at least in sections.
  • at least one filter bellows can have a zigzag and/or wave-like filter medium. In this way, the surface area of the filter medium through which the fluid can flow can be increased in relation to the spatial extent of the filter bellows. Fold tips of the filter medium can advantageously run parallel on the opposite flow-through sides, in particular on an entry surface and/or an exit surface.
  • At least one filter bellows can advantageously have relatively deep folds and/or variable fold heights.
  • the extent of a fold of the folded filter medium between a fold tip on the inflow side and an adjacent fold tip on the outflow side is referred to as the fold height.
  • the fold height ie the height of the filter bellows in the area of the corresponding fold, is greater than a width and/or a length of the filter bellows perpendicular or transverse to the fold height.
  • the filter medium can have filter paper, filter fleece, meltblown, fabric and/or other types of filter material suitable for filtering fluid, in particular air.
  • the filter medium can advantageously be flexible, in particular foldable or bendable.
  • adhesive sections arranged on the face side are usually arranged as continuous traces of adhesive over the entry surface or exit surface on the fold tips of the folds of the filter medium.
  • traces of adhesive can be applied to an inflow side of the filter medium offset by half the distance of the traces of adhesive in the transverse direction of the filter bellows compared to traces of adhesive on an outflow side of the filter medium.
  • a trace of adhesive is applied to the filter medium alternately on the inflow side and on the outflow side.
  • the total amount of glue applied remains the same compared to conventional application of glue lines, which are usually applied opposite one another.
  • the distance between the traces of adhesive in the transverse direction can be halved, which has a positive effect on the stability of the filter bellows.
  • the traces of adhesive can have strain-relieving measures to compensate for a change in length of the traces of adhesive during operation, so that when the traces of adhesive shrink due to environmental influences such as temperature changes, the trace of adhesive cannot tear open and possibly damage the filter bellows. This is particularly important on the side of the filter bellows with the rigid plastic frame where the gasket is located, as the filter bellows is fixed to the frame and could detach from the frame as the glue line shrinks.
  • the strain-relieving measures can advantageously prevent the traces of adhesive from having adhesive openings due to shrinkage of the adhesive over time, which can then lead to leaks for the fluid to be cleaned between the seal and the filter medium.
  • the advantage of the strain-relieving measures is that the shrinkage of the adhesive means that relatively wide detachment phenomena no longer occur in the critical connection area of the filter bellows to the seal. The shrinkage of the adhesive can still take place, so that there are no corresponding stresses in these areas.
  • adhesive sections and adhesive interruptions can be arranged alternately on each adhesive trace to relieve strain.
  • the adhesive tracks can have a sequence of shorter adhesive sections and adhesive interruptions as a strain-relieving measure to compensate for a change in length of the adhesive tracks during operation, so that when the adhesive tracks shrink due to environmental influences such as temperature changes, the adhesive track cannot tear open and possibly damage the filter bellows. This is particularly important on the side of the filter bellows with the rigid plastic frame where the gasket is located, as the filter bellows is fixed to the frame and could detach from the frame as the glue line shrinks.
  • adhesive sections can be arranged alternately, in particular overlapping, on the inflow side with adhesive interruptions on the outflow side along the unwinding of the folds.
  • adhesive sections can be arranged on the inflow side or the outflow side, which extend over a fold tip.
  • adhesive interruptions can be arranged on the outflow side or the inflow side, which extend over a fold tip.
  • the fold tips can be particularly stabilized and protected against possible damage by the adhesive sections on the fold tips and still retain their flexibility due to the adhesive interruptions on the back of the fold tip, the fold base.
  • At least one edge region in the bottom of the folds can be exempt from adhesive sections.
  • the first and last 5 and/or up to ten folds of the filter bellows can be formed without traces of adhesive in the edge area or in the bottom of the fold.
  • folds on the downstream side can have at least one and preferably several adhesive interruptions on the downstream fold tips visible from the outside, with at least one and preferably several adhesive interruptions being arranged on the downstream fold tips visible from the outside on the folds, in which also upstream fold bases are exempt from adhesive sections.
  • adhesive sections can be arranged on the inflow side, which extend into a fold base.
  • adhesive interruptions can be arranged on the outflow side, which extend into the base of the folds. In this way, the filter bellows can be favorably stabilized on the exit surface, while sufficient flexibility against possible vibration loads is retained on the entry side.
  • fold tips can have additional adhesive interruptions on the outflow side, which are distributed such that additional adhesive interruptions of adjacent adhesive traces are arranged on different fold tips with respect to a direction transverse to the folds.
  • the additional interruptions in adhesive can extend at least over one fold.
  • the adhesive sections and the adhesive interruptions of adjacent traces of adhesive can each be arranged at a height relative to the unwinding of the folds with respect to a transverse direction to the folds.
  • an advantageous stability of the filter bellows can be achieved.
  • the manufacture of the filter element can be further simplified in this way if identical patterns and lengths of the adhesive sections and adhesive interruptions are used.
  • the adhesive sections and the adhesive interruptions can be formed with the same length. In this way, a good compromise can be achieved between the stability of the filter bellows and averting potential risks caused by shrinkage of the traces of adhesive with the resultant detachment of the filter bellows from the frame.
  • the traces of adhesive can be arranged parallel to one another equidistantly.
  • the adhesive interruptions can be distributed uniformly over the inflow side and/or over the outflow side. This allows the filter bellows to be stabilized as uniformly as possible.
  • the traces of adhesive can run perpendicularly to the tips of the folds. This allows the filter bellows to be stabilized as uniformly as possible.
  • a filter system for filtering a fluid is proposed with a filter housing which has at least one inlet for the inflow of the fluid stream and at least one outlet for the outflow of the cleaned fluid stream, and with a filter housing arranged interchangeably between a raw side and a clean side Filter element for filtering the fluid, with at least one filter bellows with a filter medium folded in a zigzag shape, with an inlet surface on the raw side and an outlet surface on the clean side, which filter bellows is arranged in a reinforcement frame arranged on the clean side, with at least one seal which is circumferentially at least partially continuous at least in sections on an outer Circumferential side of the filter medium is arranged on the entry surface or on the exit surface of the filter bellows, is connected in particular by foaming or spraying with the reinforcing frame.
  • a plurality of elongate adhesive sections are arranged along a roll-off of the folds of the filter medium in at least two adhesive tracks. Traces of adhesive on the inflow side and traces of adhesive on the outflow side are offset from one another in a transverse direction, with traces of adhesive being configured to relieve strain at least in some areas at least on the outflow side to compensate for a change in length of the traces of adhesive relative to the filter medium and/or the seal.
  • the filter bellows can be folded into folds, for example in a zigzag shape, with parallel fold tips that follow one another in a longitudinal extension of the filter bellows and each extend between opposite end edges of the filter bellows.
  • the filter bellows can be spray-coated all around with a continuous reinforcement frame.
  • Such a filter bellows can be used advantageously as an air filter, for example of an internal combustion engine, and represents a cost-effective and efficient solution for an air filter.
  • the molded frame means that the filter bellows can be easily installed and, if necessary, also replaced.
  • the seal can preferably be a polyurethane (PUR) seal, which can be produced by foaming or injection molding onto the filter bellows in the area of the reinforcement frame.
  • PUR polyurethane
  • the direction of flow is directed, for example, perpendicularly to the entry surface and exit surface, which in the case of a flat filter are provided on opposite flat sides of the filter bellows.
  • the exit surface and the entry surface preferably form the surfaces in which the fold tips of folds of the filter medium lie.
  • adhesive sections arranged on the face side are usually arranged as continuous traces of adhesive over the entry surface or exit surface on the fold tips of the folds of the filter medium.
  • traces of adhesive can be applied to an inflow side of the filter medium offset by half the distance of the traces of adhesive in the transverse direction of the filter bellows compared to traces of adhesive on an outflow side of the filter medium.
  • a trace of adhesive is applied to the filter medium alternately on the inflow side and on the outflow side.
  • the total amount of glue applied remains the same compared to conventional application of glue lines, which are usually applied opposite one another.
  • the distance between the traces of adhesive in the transverse direction can be halved, which has a positive effect on the stability of the filter bellows.
  • the traces of adhesive can have strain-relieving measures to compensate for a change in length of the traces of adhesive during operation, so that when the traces of adhesive shrink due to environmental influences such as temperature changes, the trace of adhesive cannot tear open and possibly damage the filter bellows. This is particularly important on the side of the filter bellows with the rigid plastic frame where the gasket is located, as the filter bellows is fixed to the frame and could detach from the frame as the glue line shrinks.
  • the strain-relieving measures can advantageously prevent the traces of adhesive from having adhesive openings due to shrinkage of the adhesive over time, which can then lead to leaks for the fluid to be cleaned between the seal and the filter medium.
  • the advantage of the strain-relieving measures is that the shrinkage of the adhesive means that relatively wide detachment phenomena no longer occur in the critical connection area of the filter bellows to the seal. The shrinkage of the adhesive can still take place, so that there are no corresponding stresses in these areas.
  • a cyclone pre-separator can be provided in the filter housing upstream of the filter element.
  • a safety element can be provided downstream of the filter element.
  • the filter can be designed as a multi-stage filter, in particular two-stage compact air filter.
  • at least one filter element can be arranged downstream of at least one particle separator, in particular a cyclone pre-separator.
  • the at least one particle separation device can be part of the filter or can be externally connected upstream of it, in particular as a pre-separator.
  • An external pre-separator may be located outside of an engine compartment.
  • at least one inlet opening, at least one outlet opening and possibly a particle separation device can be arranged essentially linearly. In this way, the fluid can flow through the filter essentially along in particular a housing axis of the filter housing.
  • the raw side can be separated from the clean side by means of the seal of the filter element when the filter element is installed as intended. To this A reliable cleaning of the inflowing fluid can be ensured with a long service life of the filter element.
  • the filter element can be designed as a slide-in filter element that is inserted or can be inserted into the filter housing transversely to the main flow axis of the fluid. This allows expedient replacement of the filter element after loading has taken place. The duration of a maintenance visit with the internal combustion engine or the vehicle at a standstill can also be reduced in this way.
  • the filter system described can advantageously be used as an air filter, in particular as an air filter of an internal combustion engine or as a cabin air filter, in particular of a motor vehicle.
  • the invention can be used in motor vehicles, construction/agricultural machines, compressors, industrial engines or other devices with internal combustion engines.
  • Vehicles within the meaning of the invention can be land vehicles, water vehicles and/or aircraft.
  • the motor vehicle can be a passenger car, a truck, a motorcycle, a bus, a tractor, an agricultural vehicle and/or a construction vehicle or the like.
  • the invention can advantageously be part of an air intake tract of an internal combustion engine.
  • the filter can be used to clean combustion air that is supplied to the internal combustion engine.
  • the invention is not limited to an air filter of an air intake tract of an internal combustion engine of a motor vehicle. Rather, it can also be used in other types of air systems in motor vehicles or other machines, in particular agricultural machines or construction machines.
  • the air filter can also be used outside of automotive engineering, particularly in industrial engines.
  • FIG. 2 is an isometric view of the filter system of FIG. 1 looking toward an inlet;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the filter system according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows an isometric representation of a filter element according to an exemplary embodiment of the invention with a view of an exit surface
  • FIG. 5 shows an isometric representation of the filter element according to FIG. 4 with a view of an entry surface
  • FIG. 6 shows a further isometric illustration of the filter element according to FIG. 4 with a view of the exit surface
  • FIG. 7 shows a further isometric illustration of the filter element according to FIG. 4 with a view of the entry surface
  • FIG. 8 shows a plan view of the outlet surface of the filter element according to FIG. 4 with section planes A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F drawn in;
  • FIG. 9 shows a longitudinal section of the filter element in the section plane A-A according to FIG. 8 with traces of adhesive arranged on an upstream side of the folds;
  • Figure 10 shows a longitudinal section of the filter element in the section plane B-B according to Figure 8 with traces of adhesive arranged on a downstream side of the pleats;
  • FIG. 11 shows a cross section of the filter element in the section plane D-D according to FIG. 8 with traces of adhesive arranged on the downstream side of the folds;
  • Figure 12 is a cross-section of the filter element taken along line C-C of Figure 8 with traces of adhesive located downstream of the pleats;
  • FIG. 13 shows a cross section of the filter element in the section plane F-F according to FIG. 8 with traces of adhesive arranged on the upstream side of the folds;
  • FIG. 14 shows a cross section of the filter element in the section plane E-E according to FIG. 8 with traces of adhesive arranged on the upstream side of the folds;
  • Fig. 15 Superimposed cross-sections of the filter element in the section planes D-D and F-F according to Fig. 8 with traces of adhesive arranged on the downstream side and the upstream side.
  • FIG. 1 shows an isometric view of a filter system 100 for filtering a fluid with a mounted filter element 10 according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an isometric view of the filter system according to FIG. 1 with a view of an inlet 102 .
  • Figure 2 shows a longitudinal section of the filter system 100.
  • the filter system 100 has a filter housing 110 which has at least one (not visible) inlet 102 for the inflow of the fluid stream 120 and at least one outlet 104 for the outflow of the cleaned nth fluid stream 122 has.
  • the filter housing 110 comprises a lower housing part 114 and an upper housing part 112, which are joined together along a flange 130 by means of screw connections 132.
  • a filter element 10 for filtering the fluid is arranged in an exchangeable manner in the filter housing 110 between a raw side 40 and a clean side 42 .
  • the filter element 10 can be inserted into the filter housing 110 and removed again via a housing cover 116, which can be tightly closed with the filter housing 110 by means of toggle fasteners 118.
  • the inflow direction of the fluid to be cleaned and the outflow direction are indicated by arrows 120, 122.
  • a cyclone pre-separator 14 designed as a multi-cyclone can also be seen, where coarse dirt particles can be filtered out of the fluid flow.
  • the separated dirt particles can be drained out of the filter housing via the dirt outlet 106 .
  • the direction of flow 134 of the filter element 10 is indicated by an arrow. Downstream, before the cleaned fluid can leave the filter housing 110 via the outlet 104, the fluid still flows through a safety element 16, which can be designed as flat bellows, for example, so that the clean side 42 is not cleaned from possible contamination through inflow even when the filter element 10 is replaced To protect fluids or other dirt particles.
  • the security element 16 completely covers the outlet 104 .
  • the filter element 10 used in the filter system 100 can be seen in FIG. 4 in an isometric view with a view of an exit surface 52 and in FIG. 5 with a view of an entry side 50.
  • Figure 6 shows another isometric representation of the filter element 10 according to Figure 4 with a view of the exit surface 52 and Figure 7 with a view of the entry surface 50.
  • the filter element 10 includes a filter bellows 12 which is inserted in an element frame 36 .
  • the filter element 10 is designed as a slide-in filter element which is inserted or can be inserted into the filter housing 110 transversely to the main flow axis 128 (see FIG. 3) of the fluid.
  • the filter bellows 12 has a filter medium 13 folded in a zigzag shape.
  • the filter bellows 12 is rectangular when viewed in the direction of a main axis 62 . Viewed in the direction of a transverse axis 64, the filter bellows 12 has approximately the shape of a right-angled trapezium.
  • An inlet surface 50 of the filter bellows 12 on the raw side runs parallel to a through-flow center plane, i.e. perpendicular to the main axis 62.
  • a clean-side outlet surface 52 runs parallel to the transverse axis 64 and obliquely to the through-flow center plane, i.e. obliquely to the inlet surface 50.
  • the filter bellows 12 tapers towards its front transverse side.
  • the fold tips 24 of the filter medium 13 on the entry surface 50 and the exit surface 52 each run parallel to the transverse axis 64.
  • the fold tips 24 each span the entry surface 50 and the exit surface 52, respectively.
  • the heights of the folds 22 of the pleated filter medium 13 in the direction of the main axis 62 decrease from the rear transverse side of the filter bellows 12 with respect to the installation direction 66 towards its front transverse side.
  • the filter bellows 12 thus has variable fold heights.
  • the exit surface 52 is surrounded by the seal 20 .
  • the raw side 40 is separated from the clean side 42 of the filter element 10 by means of the seal 20 of the filter element 10 when the filter element 10 is installed as intended.
  • the seal 20 can be made of polyurethane (PUR), for example. She is elastic. The seal 20 is foamed onto the end face of the filter medium 13 . The seal 20 protrudes beyond the filter medium 13 with respect to the main axis 62 radially on the outside and in the axial direction. An outflow-side end sealing lip of the seal 20 forms a sealing surface 44 that is circumferentially continuous with respect to the main axis 62. In the installed state, the sealing surface 44 rests against a sealing surface on the housing side.
  • PUR polyurethane
  • a reinforcing frame 18 made of plastic is embedded in the sealing track of the seal 20 on the rear side of the seal 20 which is axially remote from the sealing surface 44 with respect to the main axis 62 .
  • the reinforcing frame 100 extends parallel to the sealing plane and parallel to the sealing surface 44.
  • the reinforcing frame 18 is circumferentially continuous with respect to the major axis 62.
  • a rear side of the seal of the seal 20 that is axially remote from the sealing surface 44 with respect to the main axis 62 extends in a plane parallel to the plane of the sealing surface 44.
  • the element frame 36 has the seal support device 34 on the outlet surface 52.
  • the seal support device 34 is arranged on the outflow-side edge of the element frame 36.
  • the seal support device 34 extends circumferentially contiguously on the outside of the filter element 10 with respect to the main axis 62 .
  • the seal support device 34 is connected in one piece to the longitudinal walls 46 and the transverse walls 48 of the element frame 36 .
  • a plurality of elongated adhesive sections 28, 29 are arranged along a roll of folds 22 of the filter medium 13 in at least two adhesive tracks 26, 27.
  • the traces of adhesive 26 on the upstream side 70 and the traces of adhesive 27 on the downstream side 72 are offset from one another in the transverse direction 64 .
  • the traces of adhesive 26, 27 run perpendicular to the fold tips 24 of the folds 22 of the filter bellows 12.
  • the traces of adhesive 26, 27 are designed to be strain-relieving, at least in some areas, at least on the outflow side 72 to compensate for a change in length of the traces of adhesive 26 relative to the filter medium 13 and/or the seal 20.
  • adhesive sections 28, 29 and adhesive interruptions 30, 31 can be arranged alternately on each adhesive trace 26, 27 to relieve strain. Details are in the figures
  • the adhesive traces 26 on the inlet side are applied continuously without adhesive interruptions, while fold tips 24 have additional adhesive interruptions 32 on the outflow side 52 .
  • the additional adhesive breaks 32 are distributed in such a way that additional adhesive breaks 32 of adjacent adhesive tracks 26 , 27 are arranged on different fold tips 24 with respect to a transverse direction 64 to the folds 22 .
  • the additional adhesive breaks 32 may extend across one or more folds 22 .
  • FIG. 8 shows a top view of the exit surface 52 of the filter element 10 according to FIG.
  • the traces of adhesive 27 run perpendicularly to the tips of the folds 24 and are arranged equidistantly in the transverse direction 64 .
  • the traces of adhesive 27 have additional interruptions 32 in the adhesive.
  • FIG. 9 shows a longitudinal section of the filter element 10 in the section plane A-A according to FIG. 8 with traces of adhesive 26 arranged on an inflow side 70 of the folds 22.
  • traces of adhesive 26 arranged on an inflow side 70 of the folds 22.
  • the adhesive sections 26 and adhesive interruptions 30 of the adhesive traces 26 can be seen in section as strips which run over the entire extent of the filter bellows 12 in the installation direction 66.
  • Figure 10 shows a longitudinal section of the filter element 10 in the section plane B-B according to Figure 8 with corresponding traces of adhesive 27 on an outflow side 72.
  • adhesive sections 28, 29 are arranged alternately on the upstream side 70 with adhesive interruptions 30, 31 on the downstream side 72 along the unrolling of the folds 22.
  • the adhesive sections 28, 29 with the adhesive interruptions 30, 31 of the respectively opposite side 70, 72 can be arranged so that they overlap slightly.
  • Adhesive sections 28 , 29 are arranged on the inflow side 70 or the outflow side 72 and extend over a fold tip 24 .
  • adhesive interruptions 30 , 31 can also be arranged on the outflow side 72 or the inflow side 70 , which extend over a fold tip 24 . If, for example, on one side 70, 72, the fold tip 24 a Having adhesive section 28, 29, the corresponding fold bottom can have an adhesive interruption 30, 31 and vice versa.
  • FIG. 11 shows a cross section of the filter element 10 in the section plane D-D according to FIG. 8 with traces of adhesive 27 arranged on the downstream side 72, while in FIG. 12 a cross section in the section plane C-C is shown.
  • the unrolling of the fold 22 in the image plane can be seen in the cross section as the outflow side 72 of the fold 22 .
  • the adhesive tracks 27 alternately have adhesive sections 29 and adhesive interruptions 31 .
  • the traces of adhesive 27 are arranged equidistantly parallel to one another.
  • the adhesive interruptions 30 , 31 can be distributed uniformly over the outflow side 72 .
  • adhesive interruptions 31 are arranged on the outflow side 72 in the fold base 25 of the folds, which is located on the entry surface 50 in the illustration.
  • the adhesive sections 29 and the adhesive interruptions 31 of adjacent adhesive tracks 27 are each arranged at the same height as the unrolling of the folds 22 in relation to the transverse direction 64 to the folds 22 .
  • the adhesive sections 28, 29 and the adhesive interruptions 30, 31 can, for example, be of the same length or at least approximately the same length as in the exemplary embodiment illustrated in FIGS.
  • FIG. 13 shows a cross section of the filter element 10 in the sectional plane F-F according to FIG. 8 with traces of adhesive 26 arranged on the inflow side 70
  • FIG. 14 shows a cross section in the sectional plane E-E according to FIG.
  • the traces of adhesive 26 are offset from the traces of adhesive 27 in FIGS. 11 and 12 in the transverse direction 64 with gaps.
  • Adhesive sections 28 and adhesive interruptions 30 on the inflow side 70 are arranged in alternation with the adhesive sections 29 and adhesive interruptions 31 on the outflow side 72 .
  • adhesive sections 28 are arranged on the inflow side (70), meaning here the inflow-side inner walls of the inflow-side fold pockets of the folds 22, which extend into a fold base 25, which is shown on the outlet side 52 lies, extend.
  • the adhesive sections 28 in the fold base 25 are longer than the adhesive sections 28 on the remaining surface of the inflow side 70 of the fold 22.
  • the No adhesive sections 28 are provided on the inflow side 70 of the folds 22, i.e.
  • the edge region 54 or the fold bases 25 are exempt from adhesive sections 28.
  • the folds can expand transversely to the direction of the fold edges under tensile stress and reduce the tensile stresses due to deformation, which reduces the risk of a tear.
  • on the outflow side 72 of the first and/or last folds 22 at least one and preferably several adhesive interruptions are arranged on the outflow side fold tips 24 visible from the outside. These interruptions in the adhesive are preferably arranged on the folds 22 in which the fold bases 25 on the inflow side are also exempt from adhesive sections.
  • Filter element 52 exit surface
  • Element frame 120 raw fluid flow

Landscapes

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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg (12) mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei der Filterbalg (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, wobei auf einer Anströmseite (70) und/oder auf einer Abströmseite (52) des Filterbalgs (12) eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten (28, 29) entlang einer Abrollung von Falten (22) des Filtermediums (13) in mindestens zwei Klebstoffspuren (26, 27) angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26) auf der Anströmseite (70) und Klebstoffspuren (27) auf der Abströmseite (72) in einer Querrichtung (64) versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26, 27) wenigstens bereichsweise zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) zugentlastend ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Filtersystem (100) mit einem derartigen Filterelement (10).

Description

Filterelement und Filtersystem
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere zur Verwendung als Luftfilter einer Brennkraftmaschine oder als Innenraumluftfilter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie ein Filtersystem mit einem Filterelement.
Stand der Technik
DE 10 2009 040 202 A1 offenbart ein Filter, umfassend ein ziehharmonikaartig gefaltetes Filtermedium, welches eine Rohseite von einer Reinseite trennt und abwechselnd Faltenspitzen und Faltengründe aufweist. In den Faltenzwischenräumen sind Klebstoffspuren angeordnet, welche sich alternierend zwischen Faltenspitzen und Faltengründen erstrecken, wobei sowohl auf der Rohseite als auch auf der Reinseite des Filtermediums jeweils mindestens zwei Klebstoffspuren zueinander parallel und senkrecht zu der Richtung der Faltenspitzen auf dem Filterelement angeordnet sind. Die Klebstoffspuren auf der Rohseite und/oder der Reinseite sind in regelmäßigen Abständen unterbrochen, wobei die Anfangs- und Endpunkte der Unterbrechungen der Klebstoffspuren an einer Mehrzahl von Geraden ausgerichtet sind, welche zueinander parallel verlaufen und mit den Faltenspitzen einen Winkel von 10-80°, bevorzugt 45+/-15° bilden.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das eine hohe Standzeit bei hoher Zuverlässigkeit im Betrieb aufweist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements zu schaffen.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei der Filterbalg in einem Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind. Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, welcher Filterbalg in einem reinseitig angeordneten Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, vorgeschlagen, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, wobei der Filterbalg in einem Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist. Auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet. Dabei sind Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind.
Der Filterbalg kann beispielsweise zickzackförmig zu Falten gefaltet sein, mit parallelen, in einer Längser- streckung des Filterbalgs aufeinander folgenden Faltenspitzen, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken. Der auf der Rückseite der Faltenspitze liegende Teil der Falte wird als Faltengrund bezeichnet. Die Durchströmungsrichtung ist bei einem flachen Filter beispielsweise senkrecht zur Eintrittsfläche und Austrittsfläche, die bei einem flachen Filter an gegenüberliegenden Flachseiten des Filterbalgs vorgesehen sind, gerichtet. Vorzugsweise bilden die Austrittsfläche und die Eintrittsfläche bei einem Filter mit aufgestellten Falten die Flächen, in denen jeweils die Faltenspitzen von Falten des Filtermediums liegen.
Die dem strömenden Fluid zugewandte Seite einer Falte des Filtermediums wird als Anströmseite der Falte bezeichnet, die dem strömenden Fluid abgewandte Seite der Falte wird als Abströmseite der Falte bezeichnet.
Dabei kann der Filterbalg umlaufend mit einem durchgehenden Verstärkungsrahmen umspritzt sein. Ein solcher Filterbalg ist vorteilhaft als Luftfilter, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einzusetzen und stellt eine kostengünstige und effiziente Lösung eines Luftfilters dar. Durch den angespritzten Rahmen lässt sich der Filterbalg einfach montieren und im Bedarfsfall auch austauschen.
Die Dichtung kann bevorzugt eine Polyurethan (PUR)-Dichtung sein, welche durch Anschäumen oder Anspritzen an den Filterbalg im Bereich des Verstärkungsrahmens hergestellt werden kann.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement ein so genanntes Flachfilterelement sein. Bei einem Flachfilterelement im Sinne der Erfindung ist das Filtermedium nicht zu einem Hohlkörper geschlossen.
Das erfindungsgemäße Filterelement ist nicht ringförmig ausgebildet. Die Durchströmseiten liegen sich bezüglich einer Elementachse axial gegenüber. Im Unterschied dazu ist bei einem Hohlfilterelement, insbesondere einem so genannten Rundfilterelement, das Filtermedium umfangsmäßig geschlossen und umgibt einen Innenraum. Das erfindungsgemäße Filterelement kann eben oder gebogen sein. Dabei kann eine Eintrittsfläche und/oder eine Austrittsfläche des Filterbalges für das Fluid eben, gebogen oder abgestuft sein. Das Filterelement kann auch kastenförmig sein. Der Filterbalg kann etwa die Form eines Polyeders aufweisen. Vorteilhafterweise kann der Filterbalg würfelförmig, quaderförmig, pyramidal, prismatisch, keilartig oder dergleichen sein. Dabei ist es nicht erforderlich, dass alle Seiten, insbesondere Umfangsseiten, des Filterbalges eben sind. Wenigstens eine Seite des Filterbalges kann auch wenigstens zum Teil gebogen, insbesondere parabolisch, und/oder gestuft verlaufen. Gegenüberliegende Seiten können parallel verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können sie auch schräg oder in anderer Weise nicht parallel zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise können die Eintrittsfläche und/oder die Austrittsfläche jeweils wenigstens abschnittsweise senkrecht oder schräg zur Elementachse verlaufen.
Vorteilhafterweise können die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche wenigstens abschnittsweise schräg zueinander und/oder wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterbalg ein zickzackartig und/ oder wellenartig geformtes Filtermedium aufweisen. Auf diese Weise kann die von dem Fluid zu durchströmende Oberfläche des Filtermediums im Verhältnis zur Raumausdehnung des Filterbalgs vergrößert werden. Vorteilhafterweise können Faltenspitzen des Filtermediums auf den gegenüberliegenden Durchströmseiten, insbesondere auf einer Eintrittsfläche und/oder einer Austrittsfläche, parallel verlaufen.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterbalg verhältnismäßig tiefe Falten und/oder variable Faltenhöhen aufweisen. Als Faltenhöhe wird die Ausdehnung einer Falte des gefalteten Filtermediums zwischen einer einströmseitigen Faltenspitze und einer benachbarten ausströmseitigen Faltenspitze bezeichnet. Bei tiefen Falten ist die Faltenhöhe, also die Höhe des Filterbalgs im Bereich der entsprechenden Falte, größer als eine Breite und/oder eine Länge des Filterbalgs senkrecht oder quer zur Faltenhöhe.
Das Filtermedium kann Filterpapier, Filtervlies, Meltblown, Gewebe und/oder andersartiges zur Filtrierung von Fluid, insbesondere Luft, geeignetes Filtermaterial aufweisen. Vorteilhafterweise kann das Filtermedium flexibel, insbesondere faltbar oder biegbar, sein.
Gemäß dem Stand der Technik sind üblicherweise stirnseitig angeordnete Klebstoffabschnitte als über die Eintrittsfläche oder Austrittsfläche durchgehende Klebstoffspuren auf den Faltenspitzen der Falten des Filtermediums angeordnet.
Erfindungsgemäß können Klebstoffspuren auf einer Anströmseite des Filtermediums beispielsweise um einen halben Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung des Filterbalgs versetzt aufgebracht sein gegenüber Klebstoffspuren auf einer Abströmseite des Filtermediums. So ist auf dem Filtermedium abwechselnd eine Klebstoffspur auf der Anströmseite und auf der Abströmseite aufgetragen. Dadurch bleibt die Gesamtmenge an aufgetragenem Leim gleich verglichen mit einem herkömmlichen Anbringen von Klebstoffspuren, die üblicherweise einander gegenüber liegend angebracht sind. Der Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung kann dadurch jedoch halbiert sein, was sich positiv auf die Stabilität des Filterbalgs auswirkt.
Zusätzlich können die Klebstoffspuren zugentlastende Maßnahmen zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Durch die zugentlastenden Maßnahmen kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Klebstoffspuren durch Schrumpfen des Klebstoffs im Lauf der Zeit Klebstofföffnungen aufweisen, was dann zu Leckagen für das zu reinigende Fluid zwischen der Dichtung und dem Filtermedium führen kann. Der Vorteil der zugentlastenden Maßnahmen besteht darin, dass es durch das Schrumpfen des Klebstoffs nicht mehr zu relativ breiten Ablöseerscheinungen im kritischen Anbindungsbereich des Filterbalgs zur Dichtung kommt. Die Schrumpfung des Klebstoffs kann dennoch stattfinden, so dass es nicht zu entsprechenden Spannungen in diesen Bereichen kommt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung auf jeder Klebstoffspur zugentlastend Klebstoffabschnitte und Klebstoffunterbrechungen alternierend angeordnet sein.
Auf diese Weise können die Klebstoffspuren als zugentlastende Maßnahme zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb eine Folge von kürzeren Klebstoffabschnitten und Klebstoffunterbrechungen aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Als weiteren Vorteil können Luftquerströmungen im Filterbalg ermöglicht werden, was die Verstopfungsgefahr durch angelagerten Schmutz im Filterbalg reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können Klebstoffabschnitte auf der Anströmseite mit Klebstoffunterbrechungen auf der Abströmseite entlang der Abrollung der Falten alternierend, insbesondere überlappend, angeordnet sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Flexibilität des Filterbalgs trotz Stabilisierung durch die Klebstoffspuren erhalten bleiben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite oder der Abströmseite jeweils Klebstoffabschnitte angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite oder der Anströmseite jeweils Klebstoffunterbrechungen angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze erstrecken. Auf diese Weise können die Faltenspitzen durch die Klebstoffabschnitte auf den Faltenspitzen besonders stabilisiert und gegen mögliche Beschädigungen geschützt werden und dennoch durch die Klebstoffunterbrechungen auf der Rückseite der Faltenspitze, dem Faltengrund, ihre Flexibilität behalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements kann bei Falten auf der Anströmseite wenigstens ein Randbereich in den Faltengründen von Klebstoffabschnitten ausgenommen sein. So können beispielsweise die ersten und letzten 5 oder/bis zehn Falten des Filterbalgs im Randbereich bzw. im Faltengrund ohne Klebstoffspuren ausgebildet sein. Dadurch kann vorteilhaft eine höhere Flexibilität des Filterbalgs gegen mögliche Schwingungsbelastungen erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Abströmseite Falten auf den abströmseitig von außen sichtbaren Faltenspitzen mindestens eine und bevorzugt mehrere Klebstoffunterbrechungen aufweisen, wobei mindestens eine und bevorzugt mehrere Klebstoffunterbrechungen auf abströmseitig von außen sichtbaren Faltenspitzen an den Falten angeordnet sind, in welchen auch anströmseitig Faltengründe von Klebstoffabschnitten ausgenommen sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Anströmseite jeweils Klebstoffabschnitte angeordnet sein, welche sich in einen Faltengrund erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auf der Abströmseite Klebstoffunterbrechungen angeordnet sein, welche sich in den Faltengrund erstrecken. Auf diese Weise kann der Filterbalg auf der Austrittsfläche günstig stabilisiert werden, während auf der Eintrittsseite genügend Flexibilität gegen mögliche Schwingungsbelastungen erhalten bleibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können auf der Abströmseite Faltenspitzen zusätzliche Klebstoffunterbrechungen aufweisen, welche so verteilt angeordnet sind, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen benachbarter Klebstoffspuren bezüglich einer Querrichtung zu den Falten auf unterschiedlichen Faltenspitzen angeordnet sind. Insbesondere können sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen wenigstens über eine Falte erstrecken.
Zusätzliche, insbesondere längere, Klebstoffunterbrechungen können als weitere zugentlastende Maßnahme zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb beitragen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffabschnitte und die Klebstoffunterbrechungen benachbarter Klebstoffspuren bezüglich einer Querrichtung zu den Falten jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten angeordnet sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Stabilität des Filterbalgs erreicht werden. Außerdem kann so die Fertigung des Filterelements zusätzlich vereinfacht werden, wenn identische Muster und Längen der Klebstoffabschnitte und Klebstoffunterbrechungen verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffabschnitte und die Klebstoffunterbrechungen mit gleicher Länge ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein guter Kompromiss zwischen Stabilität des Filterbalgs und Abwenden potentieller Risiken durch Schrumpfen der Klebstoffspuren mit dadurch ausgelöstem Ablösen des Filterbalgs vom dem Rahmen erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffspuren parallel zueinander äquidistant angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Klebstoffunterbrechungen über die Anströmseite und/oder über die Abströmseite gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dadurch kann eine möglichst gleichmäßige Stabilisierung des Filterbalgs erreicht werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filterelements können die Klebstoffspuren senkrecht zu den Faltenspitzen verlaufen. Dadurch kann eine möglichst gleichmäßige Stabilisierung des Filterbalgs erreicht werden.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass zum Einströmen des Fluidstroms und wenigstens einen Auslass zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse zwischen einer Rohseite und einer Reinseite austauschbar angeordneten Filterelement zum Filtern des Fluids, mit wenigstens einem Filterbalg mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium, mit einer rohseitigen Eintrittsfläche und einer reinseitigen Austrittsfläche, welcher Filterbalg in einem reinseitig angeordneten Verstärkungsrahmen angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung, welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums auf der Eintrittsfläche oder auf der Austrittsfläche des Filterbalgs angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen verbunden ist. Auf einer Anströmseite und/oder auf einer Abströmseite von Falten des Filterbalgs sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten entlang einer Abrollung der Falten des Filtermediums in mindestens zwei Klebstoffspuren angeordnet. Dabei sind Klebstoffspuren auf der Anströmseite und Klebstoffspuren auf der Abströmseite in einer Querrichtung versetzt gegeneinander angeordnet, wobei Klebstoffspuren wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren gegenüber dem Filtermedium und/oder der Dichtung zugentlastend ausgebildet sind.
Der Filterbalg kann beispielsweise zickzackförmig zu Falten gefaltet sein, mit parallelen, in einer Längser- streckung des Filterbalgs aufeinander folgenden Faltenspitzen, die sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Stirnkanten des Filterbalgs erstrecken. Dabei kann der Filterbalg umlaufend mit einem durchgehenden Verstärkungsrahmen umspritzt sein. Ein solcher Filterbalg ist vorteilhaft als Luftfilter, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einzusetzen und stellt eine kostengünstige und effiziente Lösung eines Luftfilters dar. Durch den angespritzten Rahmen lässt sich der Filterbalg einfach montieren und im Bedarfsfall auch austauschen.
Die Dichtung kann bevorzugt eine Polyurethan (PUR)-Dichtung sein, welche durch Anschäumen oder Anspritzen an den Filterbalg im Bereich des Verstärkungsrahmens hergestellt werden kann.
Die Durchströmungsrichtung ist bei einem flachen Filter beispielsweise senkrecht zur Eintrittsfläche und Austrittsfläche, die bei einem flachen Filter an gegenüberliegenden Flachseiten des Filterbalgs vorgesehen sind, gerichtet. Vorzugsweise bilden die Austrittsfläche und die Eintrittsfläche bei einem Filter mit aufgestellten Falten die Flächen, in denen jeweils die Faltenspitzen von Falten des Filtermediums liegen.
Gemäß dem Stand der Technik sind üblicherweise stirnseitig angeordnete Klebstoffabschnitte als über die Eintrittsfläche oder Austrittsfläche durchgehende Klebstoffspuren auf den Faltenspitzen der Falten des Filtermediums angeordnet. Vorteilhaft können Klebstoffspuren auf einer Anströmseite des Filtermediums beispielsweise um einen halben Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung des Filterbalgs versetzt aufgebracht sein gegenüber Klebstoffspuren auf einer Abströmseite des Filtermediums. So ist auf dem Filtermedium abwechselnd eine Klebstoffspur auf der Anströmseite und auf der Abströmseite aufgetragen. Dadurch bleibt die Gesamtmenge an aufgetragenem Leim gleich verglichen mit einem herkömmlichen Anbringen von Klebstoffspuren, die üblicherweise einander gegenüber liegend angebracht sind. Der Abstand der Klebstoffspuren in Querrichtung kann dadurch jedoch halbiert sein, was sich positiv auf die Stabilität des Filterbalgs auswirkt.
Zusätzlich können die Klebstoffspuren zugentlastende Maßnahmen zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren im Betrieb aufweisen, so dass bei Schrumpfen der Klebstoffspuren aufgrund von Umwelteinflüssen wie Temperaturwechsel die Klebstoffspur nicht aufreißen und eventuell den Filterbalg beschädigen kann. Dies ist besonders wichtig auf der Seite des Filterbalgs mit dem starren Kunststoffrahmen, an dem die Dichtung angeordnet ist, da der Filterbalg mit dem Rahmen fest verbunden ist und sich beim Schrumpfen der Klebstoffspur vom Rahmen lösen könnte.
Durch die zugentlastenden Maßnahmen kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Klebstoffspuren durch Schrumpfen des Klebstoffs im Lauf der Zeit Klebstofföffnungen aufweisen, was dann zu Leckagen für das zu reinigende Fluid zwischen der Dichtung und dem Filtermedium führen kann. Der Vorteil der zugentlastenden Maßnahmen besteht darin, dass es durch das Schrumpfen des Klebstoffs nicht mehr zu relativ breiten Ablöseerscheinungen im kritischen Anbindungsbereich des Filterbalgs zur Dichtung kommt. Die Schrumpfung des Klebstoffs kann dennoch stattfinden, so dass es nicht zu entsprechenden Spannungen in diesen Bereichen kommt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann in dem Filtergehäuse fluidstromaufwärts vor dem Filterelement ein Zyklonvorabscheider vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann fluidstromabwärts nach dem Filterelement ein Sicherheitselement vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann der Filter als Mehrstufenfilter, insbesondere zwei Stufen-Kompaktluftfilter, ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Filterelement strömungstechnisch im Anschluss an wenigstens eine Partikelabscheideeinrichtung, insbesondere einen Zyklonvorabscheider, angeordnet sein. Die wenigstens eine Partikelabscheideeinrichtung kann Teil des Filters oder extern diesem insbesondere als Vorabscheider vorgeschaltet sein. Ein externer Vorabscheider kann außerhalb eines Motorraums angeordnet sein. Vorteilhafterweise können wenigstens eine Einlassöffnung, wenigstens ein Auslassöffnung und ggf. eine Partikelabscheideeinrichtung im Wesentlichen linear angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Fluid dem Filter entsprechend im Wesentlichen entlang insbesondere einer Gehäuseachse des Filtergehäuses durchströmen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann mittels der Dichtung des Filterelements bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement die Rohseite von der Reinseite getrennt sein. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Reinigung des einströmenden Fluids bei hoher Standzeit des Filterelements gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Filtersystems kann das Filterelement als Einschubfilterelement ausgebildet sein, das quer zur Hauptströmungsachse des Fluids in das Filtergehäuse eingeführt oder einführbar ist. Dadurch ist ein zweckmäßiger Tausch des Filterelements bei erfolgter Beladung möglich. Auch kann so die Zeitdauer eines Wartungsaufenthalts mit Stillstand der Brennkraftmaschine oder des Fahrzeugs reduziert werden.
Das beschriebene Filtersystem kann vorteilhaft als Luftfilter, insbesondere als Luftfilter einer Brennkraftmaschine oder als Innenraumluftfilter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
Die Erfindung kann bei Kraftfahrzeugen, Bau-/Landmaschinen, Kompressoren, Industriemotoren oder sonstigen Gerät mit Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Fahrzeuge im Sinne der Erfindung können Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und/oder Luftfahrzeuge sein.
Vorteilhafterweise kann das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Kraftrad, ein Kraftomnibus, eine Zugmaschine, ein landwirtschaftliches Fahrzeug und/ oder ein Baufahrzeug oder dergleichen sein.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise Teil eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine sein. Der Filter kann zur Reinigung von Verbrennungsluft dienen, welche der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf einen Luftfilter eines Luftansaugtrakts einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Luftsystemen von Kraftfahrzeugen oder anderen Maschinen, insbesondere Landmaschinen oder Baumaschinen, verwendet werden. Der Luftfilter kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, eingesetzt werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filterelement, dem erfindungsgemäßen Elementrahmen, dem erfindungsgemäßen Filterbalg, dem erfindungsgemäßen Filtergehäuse und dem erfindungsgemäßen Filter und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines Filtersystems mit montiertem Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine isometrische Darstellung des Filtersystems nach Figur 1 mit Blick auf einen Einlass;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Filtersystem nach Figur 1 ;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf eine Austrittsfläche;
Fig. 5 eine isometrische Darstellung des Filterelements nach Figur 4 mit Blick auf eine Eintrittsfläche;
Fig. 6 eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements nach Figur 4 mit Blick auf die Austrittsfläche;
Fig. 7 eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements nach Figur 4 mit Blick auf die Eintrittsfläche;
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Austrittsfläche des Filterelements nach Figur 4 mit eingezeichneten Schnittebenen A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F;
Fig. 9 einen Längsschnitt des Filterelements in der Schnittebene A-A nach Figur 8 mit auf einer Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
Fig. 10 einen Längsschnitt des Filterelements in der Schnittebene B-B nach Figur 8 mit auf einer Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
Fig. 1 1 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene D-D nach Figur 8 mit auf der Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
Fig. 12 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene C-C nach Figur 8 mit auf der Abströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
Fig. 13 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene F-F nach Figur 8 mit auf der Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren;
Fig. 14 einen Querschnitt des Filterelements in der Schnittebene E-E nach Figur 8 mit auf der Anströmseite der Falten angeordneten Klebstoffspuren; und
Fig. 15 übereinander gelegte Querschnitte des Filterelements in den Schnittebenen D-D und F-F nach Figur 8 mit auf der Abströmseite und der Anströmseite angeordneten Klebstoffspuren.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt eine isometrische Darstellung eines Filtersystems 100 zum Filtern eines Fluids mit montiertem Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während in Figur 2 eine isometrische Darstellung des Filtersystems nach Figur 1 mit Blick auf einen Einlass 102 dargestellt ist. Figur 2 zeigt zum besseren Verständnis eine längsgeschnittene Darstellung des Filtersystems 100.
Das Filtersystem 100 weist ein Filtergehäuse 110 auf, welches wenigstens einen (nicht sichtbaren) Einlass 102 zum Einströmen des Fluidstroms 120 und wenigstens einen Auslass 104 zum Ausströmen des gerei- nigten Fluidstroms 122 aufweist. Das Filtergehäuse 110 umfasst ein Gehäuseunterteil 114 und ein Gehäuseoberteil 1 12, welche entlang eines Flansches 130 mittels Verschraubungen 132 zusammengefügt sind. In dem Filtergehäuse 110 ist zwischen einer Rohseite 40 und einer Reinseite 42 ein Filterelement 10 zum Filtern des Fluids austauschbar angeordnet. Das Filterelement 10 kann über einen Gehäusedeckel 116, welcher mittels Spannverschlüssen 118 mit dem Filtergehäuse 110 dicht verschlossen werden kann, in das Filtergehäuse 110 eingesetzt und wieder entnommen werden. Die Einströmrichtung des zu reinigenden Fluids, sowie die Ausströmrichtung sind mit Pfeilen 120, 122 angegeben.
Im Längsschnitt des Filtersystems 100 in Figur 3 ist das ebenfalls geschnittene Filterelement 10 zu erkennen, welches in das Filtergehäuse 110 eingesetzt ist. Weiter ist ein als Multizyklon ausgebildeter Zyklonvorabscheider 14 zu erkennen, wo gröbere Schmutzpartikel aus dem Fluidstrom ausgefiltert werden können. Die abgeschiedenen Schmutzpartikel können über den Schmutzauslass 106 aus dem Filtergehäuse abgelassen werden. Die Durchströmungsrichtung 134 des Filterelements 10 ist mit einem Pfeil angezeigt. Stromabwärts, bevor das gereinigte Fluid das Filtergehäuse 110 über den Auslass 104 verlassen kann, durchströmt das Fluid noch ein Sicherheitselement 16, welches beispielsweise als Flachbalg ausgebildet sein kann, um auch beim Tausch des Filterelements 10 die Reinseite 42 vor einer möglichen Verschmutzung durch Einströmen nicht gereinigten Fluids oder sonstiger Schmutzpartikel zu schützen. Das Sicherheitselement 16 deckt den Auslass 104 vollständig ab.
Das in dem Filtersystem 100, wie in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellt, eingesetzte Filterelement 10 ist in Figur 4 in einer isometrischen Darstellung mit Blick auf eine Austrittsfläche 52 sowie in Figur 5 mit Blick auf eine Eintrittsseite 50 zu sehen. Figur 6 zeigt eine weitere isometrische Darstellung des Filterelements 10 nach Figur 4 mit Blick auf die Austrittsfläche 52 und Figur 7 mit Blick auf die Eintrittsfläche 50.
Das Filterelement 10 umfasst einen Filterbalg 12, welcher in einem Elementrahmen 36 eingesteckt ist.
Das Filterelement 10 ist als Einschubfilterelement ausgebildet, das quer zur Hauptströmungsachse 128 (siehe Figur 3) des Fluids in das Filtergehäuse 1 10 eingeführt oder einführbar ist.
Der Filterbalg 12 verfügt über ein zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 13. Der Filterbalg 12 ist in Richtung einer Hauptachse 62 betrachtet rechteckig. In Richtung einer Querachse 64 betrachtet hat der Filterbalg 12 etwa die Form eines rechtwinkligen Trapezes. Eine rohseitige Eintrittsfläche 50 des Filterbalgs 12 verläuft parallel zu einer Durchströmmittelebene, also senkrecht zur Hauptachse 62. Eine reinseitige Austrittsfläche 52 verläuft parallel zur Querachse 64 und schräg zur Durchströmmittelebene, also schräg zur Eintrittsfläche 50.
Der Filterbalg 12 verjüngt sich in Einbaurichtung 66 betrachtet zu seiner vorderen Querseite hin. Die Faltenspitzen 24 des Filtermediums 13 an der Eintrittsfläche 50 und der Austrittsfläche 52 verlaufen jeweils parallel zur Querachse 64. Die Faltenspitzen 24 spannen jeweils die Eintrittsfläche 50 bzw. die Austrittsfläche 52 auf. Die Höhen der Falten 22 des gefalteten Filtermediums 13 in Richtung der Hauptachse 62 verkleinern sich von der bezüglich der Einbaurichtung 66 hinteren Querseite des Filterbalgs 12 zu dessen vorderer Querseite hin. Der Filterbalg 12 hat also variable Faltenhöhen.
Die Austrittsfläche 52 ist von der Dichtung 20 umgeben. Mittels der Dichtung 20 des Filterelements 10 ist bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement 10 die Rohseite 40 von der Reinseite 42 des Filterelements 10 getrennt.
Die Dichtung 20 kann beispielsweise aus Polyurethan (PUR) sein. Sie ist elastisch. Die Dichtung 20 ist an der Stirnseite des Filtermediums 13 angeschäumt. Die Dichtung 20 überragt das Filtermedium 13 bezüglich der Hauptachse 62 radial außen und in axialer Richtung. Eine ausströmseitige stirnseitige Dichtlippe der Dichtung 20 bildet eine bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängende Dichtungsfläche 44. Die Dichtungsfläche 44 liegt im eingebauten Zustand an einer gehäuseseitigen Dichtfläche an.
Auf der der Dichtungsfläche 44 bezüglich der Hauptachse 62 axial abgewandten Rückseite der Dichtung 20 ist ein Verstärkungsrahmen 18 aus Kunststoff in die Dichtungsspur der Dichtung 20 eingebettet. Der Verstärkungsrahmen 100 erstreckt sich parallel zur Dichtebene und parallel zur Dichtungsfläche 44. Der Verstärkungsrahmen 18 ist bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängend. Eine der Dichtungsfläche 44 bezüglich der Hauptachse 62 axial abgewandte Dichtungsrückseite der Dichtung 20 erstreckt sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Dichtungsfläche 44. Bei eingebautem Filterelement 14 erstrecken sich die jeweiligen Ebenen der Dichtungsfläche 44 und der Dichtungsrückseite parallel zur Dichtebene der gehäuseseitigen Dichtfläche.
Auf der Austrittsfläche 52 verfügt der Elementrahmen 36 über die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 ist am abströmseitigen Rand des Elementrahmens 36 angeordnet. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 erstreckt sich an der Außenseite des Filterelements 10 bezüglich der Hauptachse 62 umfangsmäßig zusammenhängend. Die Dichtungs-Abstützvorrichtung 34 ist einstückig mit den Längswänden 46 und den Querwänden 48 des Elementrahmens 36 verbunden.
Auf einer Anströmseite 70 und auf einer Abströmseite 72 von Falten 22 des Filterbalgs 12 sind eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten 28, 29 entlang einer Abrollung von Falten 22 des Filtermediums 13 in mindestens zwei Klebstoffspuren 26, 27 angeordnet. Die Klebstoffspuren 26 auf der Anströmseite 70 und die Klebstoffspuren 27 auf der Abströmseite 72 sind in der Querrichtung 64 versetzt gegeneinander angeordnet.
Die Klebstoffspuren 26, 27 verlaufen senkrecht zu den Faltenspitzen 24 der Falten 22 des Filterbalgs 12.
Die Klebstoffspuren 26, 27 sind wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite 72 zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren 26 gegenüber dem Filtermedium 13 und/oder der Dichtung 20 zugentlastend ausgebildet. Zur Kompensation einer möglichen Längenänderung der Klebstoffspuren 26, 27 gegenüber dem Filtermedium 13 und/oder der Dichtung 20 können auf jeder Klebstoffspur 26, 27 zugentlastend Klebstoffabschnitte 28, 29 und Klebstoffunterbrechungen 30, 31 alternierend angeordnet sein. Details dazu sind in den Figuren
9 bis 15 zu erkennen.
Bei dem in Figuren 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Filterelements 10 sind die eintrittsseitigen Klebstoffspuren 26 durchgehend ohne Klebstoffunterbrechungen aufgetragen, während auf der Abströmseite 52 Faltenspitzen 24 zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 aufweisen. Die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen 32 sind dabei so verteilt angeordnet, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 benachbarter Klebstoffspuren 26, 27 bezüglich einer Querrichtung 64 zu den Falten 22 auf unterschiedlichen Faltenspitzen 24 angeordnet sind. Insbesondere können sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen 32 über eine oder mehrere Falten 22 erstrecken.
Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsfläche 52 des Filterelements 10 nach Figur 4 mit eingezeichneten Schnittebenen A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, F-F. Die Klebstoffspuren 27 verlaufen senkrecht zu den Faltenspitzen 24 und sind in der Querrichtung 64 äquidistant angeordnet. Die Klebstoffspuren 27 weisen zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 auf.
Figur 9 zeigt einen Längsschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene A-A nach Figur 8 mit auf einer Anströmseite 70 der Falten 22 angeordneten Klebstoffspuren 26. In dem Längsschnitt des Filterelements
10 sind die Klebstoffabschnitte 26 und Klebstoffunterbrechungen 30 der Klebstoffspuren 26 angeschnitten als Streifen zu erkennen, welche über die ganze Ausdehnung des Filterbalgs 12 in Einbaurichtung 66 verlaufen.
Auf der Anströmseite 70 sind Falten 22 der Randbereiche 54 in den Faltenspitzen 24 von Klebstoffabschnitten 28, 29 ausgenommen, um eine höhere Flexibilität des Filterbalgs 12 zu erhalten.
Figur 10 zeigt einen Längsschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene B-B nach Figur 8 mit entsprechenden Klebstoffspuren 27 auf einer Abströmseite 72.
Wie beim Vergleich der Längsschnitte in Figuren 9 und 10 zu erkennen ist, sind Klebstoffabschnitte 28, 29 auf der Anströmseite 70 mit Klebstoffunterbrechungen 30, 31 auf der Abströmseite 72 entlang der Abrollung der Falten 22 alternierend angeordnet. Optional können die Klebstoffabschnitte 28, 29 mit den Klebstoffunterbrechungen 30, 31 der jeweils gegenüber liegenden Seite 70, 72 leicht überlappend angeordnet sein.
Auf der Anströmseite 70 oder der Abströmseite 72 sind jeweils Klebstoffabschnitte 28, 29 angeordnet, welche sich über eine Faltenspitze 24 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können auch auf der Abströmseite 72 oder der Anströmseite 70 jeweils Klebstoffunterbrechungen 30, 31 angeordnet sein, welche sich über eine Faltenspitze 24 erstrecken. Wenn beispielsweise auf einer Seite 70, 72 die Faltenspitze 24 einen Klebstoffabschnitt 28, 29 aufweist, kann der korrespondierende Faltengrund eine Klebstoffunterbrechung 30, 31 aufweisen und umgekehrt.
In Figur 11 ist ein Querschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene D-D nach Figur 8 mit auf der Abströmseite 72 angeordneten Klebstoffspuren 27 dargestellt, während in Figur 12 ein Querschnitt in der Schnittebene C-C dargestellt ist. Im Querschnitt ist die Abrollung der Falte 22 in der Bildebene als Abströmseite 72 der Falte 22 zu erkennen.
Die Klebstoffspuren 27 weisen alternierend Klebstoffabschnitte 29 und Klebstoffunterbrechungen 31 auf. Die Klebstoffspuren 27 sind parallel zueinander äquidistant angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Klebstoffunterbrechungen 30, 31 über die Abströmseite 72 gleichmäßig verteilt angeordnet sein.
Wie in Figuren 11 und 12 zu erkennen ist, sind auf der Abströmseite 72 Klebstoffunterbrechungen 31 in dem Faltengrund 25 der Falten, welcher in der Darstellung an der Eintrittsfläche 50 liegt, angeordnet.
Die Klebstoffabschnitte 29 und die Klebstoffunterbrechungen 31 benachbarter Klebstoffspuren 27 sind bezüglich der Querrichtung 64 zu den Falten 22 jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten 22 angeordnet.
Die Klebstoffabschnitte 28, 29 und die Klebstoffunterbrechungen 30, 31 können beispielsweise mit gleicher Länge oder zumindest mit annähernd gleicher Länge wie bei dem in Figuren 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
Bei dem Querschnitt in Figur 12 sind an der Faltenspitze 24 der Austrittsfläche 52 zwei zusätzliche Klebstoffunterbrechungen 32 zu erkennen, wo die entsprechenden Klebstoffabschnitte 29 fehlen.
In Figur 13 ist ein Querschnitt des Filterelements 10 in der Schnittebene F-F nach Figur 8 mit auf der Anströmseite 70 angeordneten Klebstoffspuren 26 dargestellt, während in Figur 14 ein Querschnitt in der Schnittebene E-E nach Figur 8 dargestellt ist.
Die Klebstoffspuren 26 sind gegenüber den Klebstoffspuren 27 in den Figuren 11 und 12 in der Querrichtung 64 versetzt auf Lücke angeordnet. Klebstoffabschnitte 28 und Klebstoffunterbrechungen 30 der Anströmseite 70 sind mit den Klebstoffabschnitten 29 und Klebstoffunterbrechungen 31 der Abströmseite 72 alternierend angeordnet.
Wie in Figuren 13 und 14 zu erkennen ist, sind auf der Anströmseite (70), hier gemeint sind die anströmseitigen Innenwandungen der anströmseitigen Faltentaschen der Falten 22, jeweils Klebstoffabschnitte 28 angeordnet, welche sich in einen Faltengrund 25, welcher bei der Darstellung an der Austrittsseite 52 liegt, erstrecken. Dazu sind die Klebstoffabschnitte 28 im Faltengrund 25 länger ausgebildet als die Klebstoffabschnitte 28 auf der restlichen Fläche der Anströmseite 70 der Falte 22. Bevorzugt sind in einem im Faltengrund 25 liegenden Randbereich 54 der ersten und/oder letzten Falten 22 bzw. Faltentaschen 25 der Anströmseite 70 der Falten 22 keine Klebstoffabschnitte 28 vorgesehen, d. h. mindestens an einem Ende des Filterbalgs 12, beispielsweise in den Faltengründen 25 der ersten bzw. letzten 5 bis/oder 10 Falten, sind der Randbereich 54 bzw. die Faltengründe 25 von Klebstoffabschnitten 28 ausgenommen. Dadurch können sich die Falten bei Zugbelastung Quer zur Richtung der Faltkanten aufweiten und die Zugspannungen durch Verformung reduzieren, womit die Gefahr eines Risses reduziert wird. Vorteilhaft ist wie bei dem gezeigten Filterelement 10 vorgesehen, dass auf der Abströmseite 72 der ersten und/oder letzten Falten 22 auf den abströmseitig von außen sichtbaren Faltenspitzen 24 mindestens eine und bevorzugt mehrere Klebstoffunterbrechungen angeordnet sind. Diese Klebstoffunterbrechungen sind bevorzugt an den Falten 22 angeordnet, in welchen auch anströmseitig Faltengründe 25 von Klebstoffabschnitten ausgenommen sind. Dadurch kann in einem begrenzten Endbereich des Filterbalgs 12 im Bereich der ersten bzw. letzten Falten 22 eine gute Verformbarkeit quer zur Richtung der Faltkanten erzielt und eine Rissgefahr verringert werden.
In Figur 15 sind die in Figuren 11 und 13 dargestellten Querschnitte des Filterelements 10 in den Schnittebenen D-D und F-F nach Figur 8 übereinandergelegt, so dass die versetzte Anordnung der beiden Klebstoffspuren 26, 27 auf der Anströmseite 70 und der Abströmseite 72 erkennbar wird. Auch die alternierende Anordnung der Klebstoffabschnitte 28 der Anströmseite 70 mit den Klebstoffunterbrechungen 31 der Abströmseite 72 sowie der Klebstoffabschnitte 29 der Abströmseite 72 mit den Klebstoffunterbrechungen 30 der Anströmseite 70 ist deutlich zu erkennen. Die Klebstoffabschnitte 28, 29 sind jeweils mit einer geringen Überlappung ausgebildet.
Bezugszeichen
Filterelement 52 Austritts fläche
Filterbalg 54 Randbereich
Filtermedium 58 Längsseite
Zyklonvorabscheider 60 Querseite
Sicherheitselement 62 Hauptachse
Verstärkungsrahmen 64 Querrichtung
Dichtung 66 Einbaurichtung
Falte 70 Anströmseite
Faltenspitze 72 Abströmseite
Faltengrund 100 Filtersystem
Klebstoffspur 102 Einlass
Klebstoffspur 104 Auslass
Klebstoffabschnitt 106 Schmutzauslass
Klebstoffabschnitt 110 Filtergehäuse
Klebstoffunterbrechung 112 Gehäuseoberteil
Klebstoffunterbrechung 114 Gehäuseunterteil zusätzliche Klebstoffunterbrechung 116 Gehäusedeckel
Dichtungs-Abstützvorrichtung 118 Spannverschluss
Elementrahmen 120 Rohfluidströmung
Rohseite 122 Reinfluidströmung
Reinseite 128 Hauptströmungsachse
Dichtungsfläche 130 Flansch
Längswand 132 Verschraubung
Querwand 134 Durchströmungsrichtung
Eintrittsfläche

Claims

Ansprüche Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, insbesondere Luft, mit wenigstens einem Filterbalg (12) mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), wobei der Filterbalg (12) in einem Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite (70) und/oder auf einer Abströmseite (72) von Falten (22) des Filterbalgs (12) eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten (28, 29) entlang einer Abrollung der Falten (22) des Filtermediums (13) in mindestens zwei Klebstoffspuren (26, 27) angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26) auf der Anströmseite (70) und Klebstoffspuren (27) auf der Abströmseite (72) in einer Querrichtung (64) versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26, 27) wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite (72) zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) zugentlastend ausgebildet sind. Filterelement nach Anspruch 1 , wobei zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26, 27) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) auf jeder Klebstoffspur (26, 27) zugentlastend Klebstoffabschnitte (28, 29) und Klebstoffunterbrechungen (30, 31) alternierend angeordnet sind. Filterelement nach Anspruch 2, wobei Klebstoffabschnitte (28, 29) auf der Anströmseite (70) mit Klebstoffunterbrechungen (30, 31) auf der Abströmseite (72) entlang der Abrollung der Falten (22) alternierend, insbesondere überlappend, angeordnet sind. Filterelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei auf der Anströmseite (70) oder der Abströmseite (72) jeweils Klebstoffabschnitte (28, 29) angeordnet sind, welche sich über eine Faltenspitze (24) erstrecken und/oder wobei auf der Abströmseite (72) oder der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffunterbrechungen (30, 31) angeordnet sind, welche sich über eine Faltenspitze (24) erstrecken. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei bei Falten (22) auf der Anströmseite (70), insbesondere bei ersten und/oder letzten Falten (22) des Filterbalgs (12), wenigstens ein Randbereich (54) in den Faltengründen (25) von Klebstoffabschnitten (28) ausgenommen ist. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei auf Falten (22) auf den abströmseitig von außen sichtbaren Faltenspitzen (24) mindestens eine und bevorzugt mehrere Klebstoffunterbrechungen (32) angeordnet sind.
7. Filterelement nach Anspruch 6, wobei mindestens eine und bevorzugt mehrere Klebstoffunterbrechungen (32) auf abströmseitig von außen sichtbaren Faltenspitzen (24) an den Falten (22) angeordnet sind, in welchen auch anströmseitig Faltengründe (25) von Klebstoffabschnitten ausgenommen sind.
8. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei auf der Anströmseite (70) jeweils Klebstoffabschnitte (28) angeordnet sind, welche sich in einen Faltengrund (25) erstrecken, und/oder wobei auf der Abströmseite (72) Klebstoffunterbrechungen (31) angeordnet sind, welche sich in den Faltengrund (25) erstrecken.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei auf der Abströmseite (72) Faltenspitzen (24) zusätzliche Klebstoffunterbrechungen (32) aufweisen, welche so verteilt angeordnet sind, dass zusätzliche Klebstoffunterbrechungen (32) benachbarter Klebstoffspuren (26, 27) bezüglich einer Querrichtung (64) zu den Falten (22) auf unterschiedlichen Faltenspitzen (24) angeordnet sind, insbesondere wobei sich die zusätzlichen Klebstoffunterbrechungen (32) wenigstens über eine Falte (22) erstrecken.
10. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Klebstoffabschnitte (28, 29) und die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) benachbarter Klebstoffspuren (26, 27) bezüglich einer Querrichtung (64) zu den Falten (22) jeweils auf einer Höhe bezüglich der Abrollung der Falten (22) angeordnet sind.
11 . Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Klebstoffabschnitte (28, 29) und die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) mit gleicher Länge ausgebildet sind.
12. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , wobei die Klebstoffspuren (26, 27) parallel zueinander äquidistant angeordnet sind und/oder wobei die Klebstoffunterbrechungen (30, 31) über die Anströmseite (70) und/oder über die Abströmseite (72) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
13. Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Klebstoffspuren (26, 27) senkrecht zu den Faltenspitzen (24) verlaufen.
14. Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids mit einem Filtergehäuse (110), welches wenigstens einen Einlass (102) zum Einströmen des Fluidstroms (120) und wenigstens einen Auslass (104) zum Ausströmen des gereinigten Fluidstroms (122) aufweist, und mit einem in dem Filtergehäuse (110) zwischen einer Rohseite (40) und einer Reinseite (42) austauschbar angeordneten Filterelement (10) zum Filtern des Fluids, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Filterbalg (12) mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium (13), mit einer rohseitigen Eintrittsfläche (50) und einer reinseitigen Austrittsfläche (52), welcher Filterbalg (12) in einem reinseitig angeordneten Verstärkungsrahmen (18) angeordnet ist, 19 mit wenigstens einer Dichtung (20), welche umfangsmäßig wenigstens teilweise zusammenhängend wenigstens abschnittsweise an einer äußeren Umfangsseite des Filtermediums (13) auf der Eintrittsfläche (50) oder auf der Austrittsfläche (52) des Filterbalgs (12) angeordnet ist, insbesondere durch Anschäumen oder Anspritzen mit dem Verstärkungsrahmen (18) verbunden ist, wobei auf einer Anströmseite (70) und/oder auf der Abströmseite (72) des Filterbalgs (12) eine Mehrzahl von länglichen Klebstoffabschnitten (28, 29) entlang einer Abrollung von Falten (22) des Filtermediums (13) in mindestens zwei Klebstoffspuren (26, 27) angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26) auf der Anströmseite (70) und Klebstoffspuren (27) auf der Abströmseite (72) in einer Querrichtung (64) versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei Klebstoffspuren (26, 27) wenigstens bereichsweise wenigstens auf der Abströmseite (72) zur Kompensation einer Längenänderung der Klebstoffspuren (26, 27) gegenüber dem Filtermedium (13) und/oder der Dichtung (20) zugentlastend ausgebildet sind. Filtersystem nach Anspruch 14, wobei in dem Filtergehäuse (110) fluidstromaufwärts vor dem Filterelement (10) ein Zyklonvorabscheider (14) vorgesehen ist und/ oder wobei fluidstromabwärts nach dem Filterelement (10) ein Sicherheitselement (16) vorgesehen ist. Filtersystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei mittels der Dichtung (20) des Filterelements (10) bei bestimmungsgemäß eingebautem Filterelement (10) die Rohseite (40) von der Reinseite (42) getrennt ist. Filtersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Filterelement (10) als Einschubfilterelement ausgebildet ist, das quer zur Hauptströmungsachse (128) des Fluids in das Filtergehäuse (110) eingeführt oder einführbar ist.
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